甲醇水分離過程板式精餾塔的設(shè)計(jì)

1、第一章設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目：甲醇一水分離過程板式精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)0.1%,原設(shè)計(jì)要求：年產(chǎn)純度為99.5%的甲醇12000噸，塔底儲(chǔ)出液中含甲醇不得高于料液中含甲醇40%水60%。1.2 操作條件1)操作壓力常壓2)進(jìn)料熱狀態(tài)自選3)回流比自選4)塔底加熱蒸氣壓力0.3Mpa(表壓)1.3 塔板類型篩孔塔1.4 工作日每年工作日為330天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。1.5 設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容(1)流程和工藝條件的確定和說明(2)操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(3)精儲(chǔ)塔的物料衡算；塔板數(shù)的確定；(5)精儲(chǔ)塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；(6)精儲(chǔ)塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；(7)塔板主要工藝尺寸的計(jì)算；(

2、8)塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；(9)塔板負(fù)荷性能圖；(10)主要工藝接管尺寸的計(jì)算和選取(11)塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表(12)對(duì)設(shè)計(jì)過程的評(píng)述和有關(guān)問題的討論第二章設(shè)計(jì)原則4 確定設(shè)計(jì)方案的原則確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。必須具體考慮如下幾點(diǎn)：4.4 滿足工藝和操作的要求首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定。這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。其次所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量

3、也可進(jìn)行調(diào)整。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí)，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動(dòng)。再其次，要考慮必需裝置的儀表（如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等）及其裝置的位置，以便能通過這些儀表來觀測(cè)生產(chǎn)過程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。4.4 滿足經(jīng)濟(jì)的要求要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。如前所述在蒸儲(chǔ)過程中如能適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其

4、他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。而且，應(yīng)結(jié)合具體條件，選擇最佳方案。4.4 滿足安全生產(chǎn)的要求例如甲醇屬易燃有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的設(shè)備。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。4 精微操作對(duì)塔設(shè)備的要求和類型4.5 對(duì)塔設(shè)備的要求精儲(chǔ)所進(jìn)行的是氣（汽卜液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣（汽卜液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣

5、（汽）、液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求：氣（汽卜液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對(duì)于減壓精儲(chǔ)操作，過大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。（

6、6）塔內(nèi)的滯留量要小。實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進(jìn)行選型。4.5 板式塔類型氣-液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精儲(chǔ)操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級(jí)接觸型氣-液傳質(zhì)設(shè)備，具種類繁多，根據(jù)塔板上氣-液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。目前從國內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)

7、單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60%,為浮閥塔的80%左右。處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加1015%。塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30%左右。篩板塔的缺點(diǎn)是：塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻操作彈性較小(約23)。小孔篩板容易堵塞。第三章設(shè)計(jì)步驟3.1精微塔的設(shè)計(jì)步驟本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行：設(shè)計(jì)方案確定和說明。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精儲(chǔ)裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。蒸儲(chǔ)塔的工藝計(jì)算，確定塔高和塔徑。塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。接管尺寸、泵等，并畫出塔的操作性能圖。管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，

8、如再沸器、冷凝器。抄寫說明書。(6)繪制精儲(chǔ)裝置工藝流程圖和精儲(chǔ)塔的設(shè)備圖。3.2確定設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇一一水混合物。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精儲(chǔ)流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精儲(chǔ)塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分加回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器后送至儲(chǔ)罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。第四章精儲(chǔ)塔的工藝計(jì)算6.1 物料衡算6.1.2 原料液及其塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率甲醇的摩爾質(zhì)量為：Ma=32.04kg/kmol水的摩爾質(zhì)量為：Mb=18.01kg/km原料液摩爾分率:=0.270.4/32.040.4

9、/32.040.6/18.01塔頂摩爾分率:0.995/32.040.995/32.040.005/18.01=0.99D塔底摩爾分率:0.001/32.040.001/32.040.999/18.014=5.62106.1.3 原料液及其塔頂與塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量原料液平均摩爾質(zhì)量：MF=0.2732.04(1-0.27)18.01=21.80kg/kmol塔頂產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量MD=0.9932.04(1-0.99)18.01=31.90kg/kmol塔底產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量MW=5.6210432.04(1-5.6210")18.01=18.03kg/kmol6.1.4 全塔物料衡

10、算D=1.2107-31.90(24330)=47.50kmol/hF=47.500.99-5.6210“0.27-5.6210”=174.43kmol/hW=FD=174.4347.50=126.93kmol/h6.2 精微段操作線方程甲醇一水屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)由手冊(cè)查得甲醇一水物系的氣液平衡數(shù)據(jù)(表1),繪出x-y圖，見圖4.1表1溫度/cxy溫度/cxy1000.000.0075.30.400.72996.40.020.13473.10.500.77993.50.040.23471.20.600.82591.20.060.30469.30.700.87089.30.08

11、0.36567.60.800.91587.70.100.41866.00.900.95884.40.150.51765.00.950.97981.70.200.57964.51.001.0078.00.300.665查得:y6=0.647,x6=0.273Rmin=(xD-y6)/(y-x*)=(0.99-0.647)/(0.647-0.273)=0.917R=1.8Rmin=1.8*0.917=1.651L=RD=1.65147.50=78.42kmol/hV=(R1)D=(1.6511)47.5=125.92kmol/hV'=V=125.92kmol/hL'=LF=78.4

12、2174.43=252.85kmol/h6.3 精微段操作線方程RD小小。釬1.6510.99Vnd二nyn1n1.65111.6511yn1=0.623n0.3736.4 提微段操作線方程_L'Wym1一L'-Wm一L,-W252.85252.85-126.93126.93252.85-126.93_45.6210ym1=2.01m-5.6710/2 進(jìn)料方程由于為泡點(diǎn)進(jìn)料，則q=1y=q-Fy=F=0.27q-1q-12 圖解法確定塔板數(shù)可知，總理論塔板數(shù)NT為12塊(包括再沸器)進(jìn)料板位置NF為自塔頂數(shù)起第9塊。2.1.6 理論板層數(shù)NT的求取精儲(chǔ)段理論塔板數(shù)NT=8塊提

13、儲(chǔ)段理論塔板數(shù)NT=3塊精儲(chǔ)段實(shí)際塔板數(shù)N精=8.8/60%=15塊提儲(chǔ)段實(shí)際塔板數(shù)N提=3.2/60%=6塊2.2.6 塔效率4=xDXD/(xFXF)=99.83%第五章精儲(chǔ)塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塔徑與板間距精微段L=78.63kmol/hV=126.11kmol/h精儲(chǔ)段的氣、液相體積流率為，一一_、_3Vs=VMvm/3600PVm=(126.11X29.46)/(3600X1.049)=0.9838m3/s3Ls=LMLm/3600PLm=(78.63X19.99)/(3600X787.33)=0.000554m/sUmax=C戶三式子中,負(fù)荷因子C=C20(°A2由史密斯關(guān)聯(lián)圖(如圖

14、5.1)查得0.02G0再求圖的橫坐標(biāo)為Flv=L/VX(pl/pv)0.5=(0.000554/0.9838)乂(716.91X1.049)0.5=0.0176取板間距，HT=0.40m,板上清液層高度取hL=0.05m,則HT-hL=0.35m由史密斯關(guān)聯(lián)圖得C20=0.065氣體負(fù)荷因子C=C20X(T/20)0.2=0.065(62.6/20)0.2=0.0817Umax=2.06取安全系數(shù)為0.8,則空塔氣速為U=0.8Umax=0.8&06=1.648m/sD=(4Vs/(兀.)1/2=(40.8671)/(3.141.648)0.5=0.819按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.2

15、m塔截面積為At=3.14>0.6>0.6=1.1304次實(shí)際空塔氣速為U實(shí)際=1.648/1.1304=1.458m/sU實(shí)際/Umax=1.458/2.06=0.71俟全系數(shù)在允許的范圍內(nèi)，符全設(shè)計(jì)要求)史密斯關(guān)聯(lián)圖(圖5.1)1提儲(chǔ)段塔徑的計(jì)算與板間距的確定L'=251.28kmol/hV'T26.11kmol/h提儲(chǔ)段的氣、液相體積流率為V's=V'Mvm/3600pvm=(126.11X22.66)/(3600X0.8846)=0.8973m?/sL's=L'MLm/3600Pim=(251.28X19.96)/(3600X

16、907.51)=3.85X10-6m3/sUmax=C區(qū)二N式中，負(fù)荷因子C=C/工)0.2由史密斯關(guān)聯(lián)圖(如圖3)查得C20再1V0.02求圖的橫坐標(biāo)Flv=L'N，pX/(pv)0.5=(3.85X10-6/0.8973)X(907.51/0.8846)0.5=1.3X10-4取板間距，HT=0.40m,板上清液層高度取hL=0.06m,則HT-hL=0.34m由史密斯關(guān)聯(lián)圖，得知C20=0.07氣體負(fù)荷因子C=C20X(T/20)0.2=0.07(54.271/20)0.2=0.0855Umax=0.0855K907.51/0.8846)-1p5=2.73m/s取安全系數(shù)為0.8

17、,則空塔氣速為U=0.8Umax=0.8X2.73=2.184m/sD=(4Vs/(兀i)1/2=(40.8973)/(3.14/2.184)0.5=1.580m按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.2m塔截面積為At=3.14X0.6X0.6=1.13m2實(shí)際空塔氣速為U實(shí)際=2.184/1.13=1.93m/sU實(shí)際/Umax=1.93/2.73=0.707俟全系數(shù)在允許的范圍內(nèi)，符全設(shè)計(jì)要求）精微塔有效高度的計(jì)算精微段有效高度為Z精=（N精-1）Ht=（15-1）刈.40=5.6m提儲(chǔ)段有效高度為Z提=（N提-1）Ht=（6-1）>0.40=2m在進(jìn)料板上方開一個(gè)人孔，其高度為0.8m故精微塔

18、有效高度為Z=Z精+Z提+0.8=5.6+2+0.8=8.4m塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定.3.1精微段.溢流裝置計(jì)算因塔徑D=1.2m,所以可選取單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。（此種溢流方式液體流徑較長，塔板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，在直徑小于2.2m的塔中被廣泛使用。）各項(xiàng)計(jì)算如下：1）堰長lw可取lw=0.60D=0.72m2）溢流堰高度hw由hw=hLhow選用平直堰，（溢流堰板的形狀有平直形與齒形兩種，設(shè)計(jì)中一般采用平直形溢流堰板。）堰上層7高度how由下列公式計(jì)算，即有how=2.84/1000EX（Lh/lw）（2/3）并由圖液流收縮系數(shù)計(jì)算圖，則可取用E=1.0,則how=0

19、.0083m取板上清液層高度hL=0.05m故hw=0.0417m3）弓形降液管的寬度Wd和截面積Af由Wd/D=0.6m查可求得Af/At=0.057Wd/D=0.152Af=0.0570.785=0.0448mWd=0.125X1.2=0.15m并依據(jù)下式驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即9=3600AfHT/Lh=36000.04480.40/(36000.0O84)=21.31s>5s其中Ht即為板間距0.40m,Lh即為每小時(shí)的體積流量驗(yàn)證結(jié)果為降液管設(shè)計(jì)符合要求。4)降液管底隙高度hoho=Lh/(3600Xw>Uo')取uo'=0.07m/s貝Uho=0

20、.00843600/(36000720.07)=0.020024m>0.02mHw-ho=0.0417-0.020024=0.0216719A0.006m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理選用凹形受7盤，深度h'部55mm。.塔板布置1)塔板的分塊因?yàn)镈>800mm,所以選擇采用分塊式，查可得，塔板可分為3塊。2)邊緣區(qū)寬度確定取Ws=Ws=65mm,Wc=35mm.開孔區(qū)面積計(jì)算開孔區(qū)面積Aa按下面式子計(jì)算，則有Aa=2x(r2x2)0.5+nr2/180sin-1(x/r)其中x=D/2(Wd+Ws)r=D/2Wc并由Wd/D=0.125,推出Wd=0.125由上面推出Aa=0.

21、530m2.篩孔計(jì)算與排列本實(shí)驗(yàn)研究的物系基本上沒有腐蝕性，可選用6=3mm碳鋼板，取篩孔直徑do=5mm篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為t=3do=15mm篩孔的數(shù)目n為n=1.155Ao/t2=2721個(gè)開孔率為(I)=0.907(do/t)2=10.1%氣體通過閥孔的氣速為Uo=Vs/Ao=1.481/(Aax(|)=27.67m/s5.3.2提儲(chǔ)段(計(jì)算公式和原理同精儲(chǔ)段).溢流裝置計(jì)算因塔徑D=1.0m,所以可選取單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(同精儲(chǔ)段)。各項(xiàng)計(jì)算如下:)堰長lw可取lw=0.60D=0.60m2)溢流堰高度hw由hw=hLhow可選取平直堰，堰上層液高度how

22、由下列公式計(jì)算，即有how=2.84/1000EX(Lh/lw)3)并由圖液流收縮系數(shù)計(jì)算圖，則可取用E=1.0,則how=0.0159m取板上清液層高度hL=0.06m故hw=0.06-0.0159=0.0441m3)弓形降液管的寬度Wd和截面積Af由Wd/D=0.6m查圖可求得Af/At=0.057Wd/D=0.125Af=0.0570.785=0.044745mWd=0.125X1.0=0.125m并依據(jù)下式驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即9=3600AfHT/Lh=3600(X044745灰40/(36000.0022)=8.14s>5s其中Ht即為板間距0.40m,Lh即為每小

23、時(shí)的體積流量驗(yàn)證結(jié)果為降液管設(shè)計(jì)符合要求。4)降液管底隙高度hoho=Lh/(3600XwXUo')取Uo'=0.17mho=0.00223600/(36000.6處.17)=0.022m>0.02mHw-ho=0.0417-0.022=0.0197m>0.006m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理選用凹形受7盤，深度h'部55mm。.塔板布置1)塔板的分塊因?yàn)镈>800mm,所以選擇采用分塊式，查表可得，塔板可分為3塊。2)邊緣區(qū)寬度確定取Ws=Ws=65mm,Wc=35mm.開孔區(qū)面積計(jì)算開孔區(qū)面積Aa按式子5-12計(jì)算，則有Aa=2x(r2-x2)0.5+

24、nr2/180sin-1(x/r)其中x=D/2-(Wd+Ws)r=D/2Wc并由Wd/D=0.125,推出Wd=0.125由上面推出Aa=0.530m2.篩孔計(jì)算與排列本實(shí)驗(yàn)研究的物系基本上沒有腐蝕性，可選用6=3mm碳鋼板，取篩孔直徑do=5mm篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為t=3do=15mm篩孔的數(shù)目n為n=1.155Ao/t2=2721個(gè)開孔率為(I)=0.907(do/t)2=10.1%氣體通過閥孔的氣速為Uo=V's/Ao=.466/(0.1010.530)=27.38m/s第六章篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算6.1精微段6.1.1塔板的壓降.干板的阻力hc計(jì)算干板的阻力hc計(jì)算

25、由公式：hc=0.051(ub/co)2x(pv/pi)并取do/6=5/3=1.67，可查史密斯關(guān)聯(lián)圖得，co=0.772所以hc=0.051(27.67/0.772)2X1.01/819.1)=0.0786m液柱.氣體通過液層的阻力hl的計(jì)算氣體通過液層的阻力hl由公式：hl=BhLua=Vs/(AtAf)=1.481/(0.785-0.0047)=1.897m/sFo=1.897(1.01)1/2=1.90kg1/2/(sm1/2)查得0=0.54所以hl=BhL=0.54和.0417+0.0083)=0.027m液柱.液體表面張力的阻力h。計(jì)算液體表面張力的阻力h。由公式h.=4(TL

26、/(pl>gMo)計(jì)算，則有h(T=(4)37.9710-3)/(819.19.810.005)=0.0038m液柱氣體通過每層塔板的液柱高度hp,可按下面公式計(jì)算hP=hc+hl+h。=0.0786+0.027+0.0038=0.1094m液柱氣體通過每層塔板的壓降為Pp=hpxpl>g=0.1094819.19.81=879.07Pa<0.9KPa(設(shè)計(jì)允許值)液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，由于塔徑和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影響液沫夾帶液沫夾帶量，采用公式：ev=5.7X06/(tl>ua/(HT-hf)3.2由hf=2.5hL=2.5&05=

27、0.125m所以：ev=(5.710-6/37.97W-3)1.897/(0.4-0.125)=0.068kg液/kg氣<0.1kg液/kg氣可知液沫夾帶量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。漏液對(duì)于篩板塔，漏液點(diǎn)氣速Uo,min可由公式Uo,min=4.4Co(0.0056+0.13hL-h。)/pl/pv1/2=8.81m/s實(shí)際孔速為Uo27.67m/s>Uo,min穩(wěn)定系數(shù)為K=Uo/Uo,min=27.67/8.81=3.14>1.5故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液高度Hd應(yīng)服從式子：HdW巾(HT+hw)甲醇與水屬于一般物系，取巾=0.5,則山(HT+hw)=

28、0.5(0.40+0.0417)=0.221m而Hd=hp+h_+hd板上不設(shè)進(jìn)口堰，則有hd=0.153(u。2=0.153(0.07)2=0.0007m液柱Hd=hp+hL+hd=0.1094+0.05+0.0007=0.160m液柱則有：Hd<巾(HT+hw),于是可知本設(shè)計(jì)不會(huì)發(fā)生液泛。6.2提微段塔板的壓降.干板的阻力hc計(jì)算干板的阻力hc計(jì)算由公式：hc=0.051(u7co)2x(pv/pl)并取do/6=5/3=1.67，可查圖得，co=0.772,所以h'=0.0561m液柱.氣體通過液層的阻力hl計(jì)算氣體通過液層的阻力hl由公式：hl=BhLUa=Vs/(At

29、Af)=1.879m/sFo=1.8970.80.5=1.68kg1/2/sm1/2可查圖得B=0.58,所以hl=BhL=0.0344m液柱.液體表面張力的阻力h。計(jì)算液體表面張力的阻力h.由公式h0-=0-l/(pl>gMo)計(jì)算，則有h0=0.0052m液柱氣體通過每層塔板的液柱高度hP,可按公式：hP=hc+hl+h0=0.0947m液柱氣體通過每層塔板的壓降為Pp=hPXpl漢=850.59Pa<0.9kPa計(jì)算結(jié)果在設(shè)計(jì)充值內(nèi)液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，因塔徑和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影響。液沫夾帶液沫夾帶量，采用公式：ev=5.7漢0-6/5過ua/(

30、HT-hf)3.2由hf=2.5hL=0.125m所以ev=5.7X0-6/55.13W-31.879/(0.40-0.125)3.2=0.048kg液/kg氣<0.1kg液/kg氣可知液沫夾帶量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。漏液對(duì)于篩板塔，漏液點(diǎn)氣速Uo,min可由公式Uo,min=4.4Co(0.0056+0.13hi-h.)/pl/pv1/2=9.55m/sUo=27.38m/s>Uo,min穩(wěn)定系數(shù)為K=Uo/Uo,min=27.38/9.55=2.87>1.5,故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液高度Hd應(yīng)服從式子HdW巾(HT+hw)甲醇與水屬于一般物系，

31、取巾=0.5則巾(HT+hw)=0.5(0.40+0.417)=0.221m而Hd=hp+hL+hd板上不設(shè)進(jìn)口堰，則有hd=0.153(u/2=0.004m液柱Hd=hp+hL+hd=0.095+0.05+0.004=0.149m液柱則有：Hd<巾(HT+hw)于是可知本設(shè)計(jì)不會(huì)發(fā)生液泛。第七章塔板負(fù)荷性能圖精微段漏液線,、._1/2Uo,min=4.4Co(0.0056+0.13hL-h.)/pl/pvUo,min=Vs,min/AohL=hw+howhow=2.84/1000EX(Lh/lw)3)Vs,min=4.4CoAo0.0056+0.13(hw+2.84/1000EX(Lh

32、/lw)(2/3)-h。pl/pv1/22/31/2=5.178(0.007151+0.1219Ls)在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值計(jì)算結(jié)果列于下表7.1Lsm3/s0.00050.00150.00300.0045Vsm3/s0.4610.4840.5100.5297.1.2液沫夾帶線e=0.1kg液/kg氣為限,求VsLs關(guān)系如下:ev=5.7X0-6/(tlXua/(HT-hf)3.2Ua=Vs/(AT-Af)=1.351Vshf=2.5hL=2.5(hw+how)hw=0.0417how=2.84/1000EX(Lh/lw)3)hf=2.5(0.0417+0.93lJ/

33、3)=0.10+2.3Ls2/3Ht-hf=0.40-0.10-2.30Ls2/3=0.3-2.30Ls2/3a=5.7X0-6/37.97W-31.351Vs/(0.3-2.30Ls2/3)3.2=0.1整理得Vs=1.70-13.00Ls2/3在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值計(jì)算結(jié)果列于下表7.2Lsm/s0.00050.00150.00300.0045Vsm3/s1.6191.5301.4291.3467.1.3液相負(fù)荷下限線對(duì)于平流堰，取堰上液層高度how=0.005m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由式how=2.84/1000EX(Lh/lw)(2/3)=0.005Ls,mi

34、n=0.00024m/s據(jù)此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線液相負(fù)荷上限線以9=4s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由下式0=(AfXHt)/Ls=4故Ls,max=(AfM)/4=(0.04478.40)/4=0.00447m3/s據(jù)此可以作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限液泛線令Hd=(HT+hw)Hd=hp+hL+hdhP=hc+hl+h0hl=BhLhL=hw+how聯(lián)立得巾Ht+(巾-B-1)hw=(+1)how+hc+hd+h0忽略h、將how與Ls、hd和Ls、hc與Vs的關(guān)系代入上式，得a'V2s=b'-c'Ls2-d'Ls2/3式中

35、、a=0.051/(AoCo)x(pv/pi)b，=巾Ht+(巾-B-1)hwc=0.153/(lwho)2d=2.84¥0-3XEX(1+B)(3600/lw)(2/3)將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得2a=0.051/(0.1010.5300.772)X(1.01/819.1)=0.037b=0.5)0.4+(0.5-0.54-1)0.0417=0.157c,=0.153/(0.60.02)2=1062.500d=2.84¥0-3MX1+0.54)(3600/0.6)(2/3)=1.444故V2s=4.24-28716.22lJ-39.03L2/3s在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上

36、式計(jì)算出Vs的值，計(jì)算結(jié)果如下表7.30.0020.0040.006Lsm3/s0.00050.00150.00300.0045Vsm3/s3.993.663.172.60負(fù)荷性能圖7.1Ls在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A,連接OA,即作出操作線。由圖二可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏控制。由圖查得Vs,max=1.623m3/sVs,min=0.400m3/s故操作彈性為：Vs,max/Vs,min=1.623/0.400=4.0587.2提微段漏液線,、_1/2Uo,min=4.4Co(0.0056+0.13hi-h.)/pl/pvUo,min=Vs,min/AohL=hw+ho

37、whow=2.84/1000EX(Lh/lw)3)Vs,min=4.4CoAo0.0056+0.13(hw+2.84/1000EX(Lh/lw)(2/3)-h。pl/pv1/22/31/2=6.151(0.005821+0.1219LV)在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值計(jì)算結(jié)果列于下表7.4Lsm3/s0.00050.00150.00300.0045Vsm3/s0.5000.5300.5620.5887.2.2液沫夾帶線ev=0.1kg液/kg氣為限,求VsLs關(guān)系如下:ev=5.7¥0-6/(tlHua/(HT-hf)3.2Ua=Vs/(AT-Af)=1.351Vshf=2.5hL=2.5(hw+how)hw=0.0417how=2.84/1000和Lh/lw)3)hf=2.5(0.0417+0.93Ls2/3)=0.10+2.3Ls2/3Hthf=0.4